단일 입자 추적

Single-particle tracking
단일 입자 추적의 원리:직사각형은 t = 0, 1, 2, ...의 이미지 획득에서 프레임을 나타낸다.추적된 입자는 빨간색 원으로 표시되며, 마지막 프레임에서는 재구성된 궤적이 파란색 선으로 표시된다.

SST(Single-particle tracking)는 매질 내 개별 입자의 움직임을 관찰하는 것이다.좌표 시계열은 2차원(x, y) 또는 3차원(x, y, z) 중 하나일 수 있는 것을 궤적이라 한다.궤적은 일반적으로 통계적 방법을 사용하여 입자의 기본 역학에 대한 정보를 추출한다.[1][2][3]이러한 역학은 관찰되는 운송 유형(예: 열 또는 활성), 입자가 움직이는 매체 및 다른 입자와의 상호작용에 대한 정보를 밝힐 수 있다.랜덤 모션의 경우, 궤도 분석을 사용하여 확산 계수를 측정할 수 있다.

적용들

생명과학에서 단일 입자 추적은 살아있는 세포(세균, 효모, 포유류 세포, 살아있는 드로소필라 배아)에서 분자/단백질의 역학을 정량화하는 데 광범위하게 사용된다.[4][5][6][7]살아있는 세포의 전사 인자 역학을 연구하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다.[8][9][10]최근, SST는 체내 단백질 번역과 처리의 운동학을 연구하기 위해 이용되고 있다.리보솜과 같은 큰 구조를 결합하는 분자의 경우, SST를 사용하여 결합 운동학에 대한 정보를 추출할 수 있다.리보솜 결합은 작은 분자의 유효 크기를 증가시키므로 결합 시 확산 속도가 감소한다.확산 거동의 이러한 변화를 감시함으로써 바인딩 사건의 직접 측정을 얻는다.[11][12]또한, 외생 입자는 수동적 마이크로러로지라고 알려진 기법인 매질의 기계적 특성을 평가하기 위한 탐침으로 사용된다.[13]이 기법은 세포질이나 핵에 유입된 지질 및 단백질,[14][15] 세포질 내의 분자,[17] 세포질 및 세포질 내의 유기체와 분자,[18] 세포질 또는 세포핵에 유입된 지질 과립체,[19][20][21] 음낭, 입자의 움직임을 조사하는 데 적용되었다.또한, 단일 입자 추적은 재구성된 지질 빌레이어,[22] 3D와 2D(예: 막) 또는 1D(예: DNA 중합체) 단계 사이의 간헐적 확산, 합성 얽힌 액틴 네트워크에 대한 연구에 광범위하게 사용되어 왔다.[24][25]

방법들

단일 입자 추적에 사용되는 가장 일반적인 유형의 입자는 밝은 자기장 조명을 사용하여 추적할 수 있는 폴리스티렌 구슬이나 금 나노입자와 같은 분자 또는 형광 입자를 기반으로 한다.형광 태그의 경우 양자점, 형광 단백질, 유기 불소포체, 시안염료 등 나름대로 장단점이 있는 옵션이 많다.

기본적인 수준에서, 일단 영상이 획득되면, 단입자 추적은 2단계 과정이다.먼저 입자를 감지한 다음 국부적으로 다른 입자를 연결하여 개별 궤적을 얻는다.

2D로 입자 추적을 수행하는 것 외에도 다초점 평면 현미경 검사,[26] 이중나선점 확산 기능 현미경 검사,[27] 원통형 렌즈나 적응광학 등을 통한 난시 도입 등 3D 입자 추적을 위한 여러 가지 영상 양식이 있다.

브라운 확산

주요기사:브라운 모션

참고 항목

참조

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